Cours 3 - Perception de l'espace et vision binoculaire PDF

Cours 3 - Perception de l'espace et vision binoculaire ====================================================== Géométrie euclidienne --------------------- - Les lignes parallèles restent parallèles lorsqu'elles sont étendues dans l'espace - Les objets conservent la même taille et la même f...

Cours 3 - Perception de l'espace et vision binoculaire ====================================================== Géométrie euclidienne --------------------- - Les lignes parallèles restent parallèles lorsqu'elles sont étendues dans l'espace - Les objets conservent la même taille et la même forme lorsqu'ils se déplacent dans l'espace - Les angles internes d'un triangle totalisent toujours 180 degrés - Distance entre objets ou points sur des objets ne change pas selon la disposition de l'objet MAIS leur taille change sur la rétine en fonction de la distance par rapport à celle-ci. - Images projetées sur la rétine ne sont pas euclidiennes - DONC notre cerveau travaille toujours avec une géométrie non-euclidienne - « Change » l'image projetée sur la rétine avec sa connaissance du fait que nous sommes dans un monde euclidien **Géométrie de l'espace visuel** - Projection de l'image sur la rétine - Image inversée - Rétine = hyperplan - Distorsion par forme rétine - Angles d'un triangle ≠ 180^o^ **Somme des probabilités** - Probabilité accrue de détecter un stimulus à partir de deux échantillons ou plus - Un des avantages d'avoir les yeux tournés vers l'avant - « Corrige réalité non-euclidienne » - Deux caméras (deux yeux) intégration pour en faire un tout cohérent **Sommation binoculaire** - Combinaison des signaux de chaque œil de manière à améliorer les performances de nombreuses tâches avec les deux yeux (vs un seul) - Deux images rétiniennes de sont pas les mêmes **Disparité binoculaire** - Différence entre les deux images rétiniennes d'une même scène - Permet de voir le monde en 3D et de donne de très bons indices pour calculer la profondeur - Base de la stéréopsie **Champs visuels lapin Vs humain**  **Indices de profondeur** - Informations sur la troisième dimension de l'espace visuel (profondeur) [Indice de profondeur monoculaire] - Disponible même lorsque vu par un seul œil - Occlusion : - Profondeur relative - Objet obstrue partiellement un autre objet - Permet de déterminer - Plus proche/plus loin de moi - Devant Vs derrière un autre objet - Vues accidentelles ou génériques - Indice de profondeur métrique - Fournit des informations quantitatives sur la distance dans la 3^e^ dimension - Indice de profondeur non-métrique - Fournit des informations sur l'ordre de profondeur (profondeur relative) - Pas d'info sur la magnitude de la profondeur - Taille relative - Comparaison de la taille entre éléments sans connaître la taille absolue de l'un ou l'autre - Toutes choses étant égales par ailleurs, nous supposons que les objets plus petits sont plus éloignés de nous que les objets plus grands - Profondeur dû à la taille relative - Hauteur relative - Pour objets touchant sol - Plus hauts dans le champ visuel semblent plus éloignés - Pour objets dans le ciel/au-dessus de l'horizon - Objets plus bas semble plus éloignés - Gradient de texture - Indice de profondeur basé sur le fait géométrique que les éléments de même taille forment des images plus petites et plus rapprochées plus elles s'éloignent - Combinaison des indices de taille relative ET de hauteur relative - Sphères en arc - Profondeur due aux gradients de textures - Taille familière - Basé sur connaissance de la taille typique des objets - Lorsqu'on connaît taille typique, possible de deviner distance par rapport à nous en fonction de sa taille. - Fonctionne souvent en conjonction avec indice de taille relative - Peut fournir infos métriques précises si système visuel connaît la taille réelle de l'objet ET l'angle visuel qu'il occupe sur rétine - Indice de profondeur métrique relative - Peut dire que A est 2x plus éloigné que B, sans donner d'info sur la distance absolue. - Assez robuste mm en absence d'autres indices (bonhommes)  - Indice de profondeur métrique absolue - Fournit infos quantifiables sur la distance dans la 3^e^ dimension - Perspective atmosphérique - Compréhension implicite que la lumière est diffusée dans l'atmosphère - Objets plus éloignés - Plus pâles - Plus bleus - Moins distincts - Perspective linéaire - Lignes parallèles dans monde 3D semblent converger dans une image 2D à mesure qu'elles s'éloignent - Point de fuite - Point apparent auquel convergent lignes parallèles s'éloignant en profondeur  - Indice de profondeur pictural - Distance ou profondeur - Utilisé par artiste - Représente 3D sur images 2D - Anamorphose - Utilisation des règles de perspective linéaire pour créer une image bidimensionnelle si déformée qu'elle n'a l'air correcte que lorsqu'elle est vu sous un angle spécial ou avec un miroir qui contrecarre la distorsion. [Indice de profondeur binoculaire] - S'appuie sur l'information des deux yeux - Indices triangulaires de l'espace tridimensionnel - Parallaxe du mouvement - En déplacement - Images plus proches se déplacent plus rapidement dans le champ visuel que images plus éloignées (objets statiques) - Cerveau utilise l'info pour calculer les distances des objets dans l'environnement - Mouvements de la tête et autre mouvements relatifs entre observateurs et objets révèlent indices de parallaxe du mouvement - Accommodement - Œil change de focalisation - Cristallin grossit lorsqu'on regarde objets plus proches - Changement de la puissance focale change taille de l'objet sur la rétine - Cristallin puissance optique comparable à caméra - Géré par muscles ciliaires - Convergence - Capacité des yeux à se tourner vers l'intérieur - Utilisé pour se concentrer sur des objets plus proches - Divergence - Capacité des yeux à se tourner vers l'extérieur - Utilisé pour se concentrer sur des objets plus éloignés - Points rétiniens correspondants - Concept géométrique - Points sur la rétine de chaque œil où les images rétiniennes monoculaires d'un seul objet sont formées sont à la même distance de la fovéa dans chaque œil - Disparité binoculaire  - Horoptère/cercle de Vieth-Müller - Emplacement des objets dont les images se trouvent sur les points correspondants. La surface de disparité zéro (même distance de la fovéa des deux yeux)  - Objets sur l'horoptère sont vus comme des images uniques lorsqu'ils sont vus avec les deux yeux - Zone fusionnelle de Panum (espace de Panum) - Région de l'espace devant et derrière l'horoptère, dans laquelle la vision unique binoculaire est possible. - « Zone de tolérance » en avant et en arrière de l'horoptère. - Objets significativement plus proches/éloignés de l'horoptère tombent sur des points non correspondants dans les deux yeux et sont vus comme deux images - Diplopie  - Vision double. S'ils sont visibles dans les deux yeux, les stimuli tombant en dehors de l'espace de Panum apparaîtrons diplopiques - Disparité croisée VS non-croisée - Disparité croisée - Indice de disparité créé par des objets devant le plan de l'horoptère - Les images devant l'horoptère sont déplacés vers la gauche dans l'œil droit et vers la droite dans l'œil gauche - L\'horoptère bouge en fonction du point de fixation. - Si on fixe une bouteille, l'horoptère se crée en arc de cercle avec un rayon mesuré par la distance entre fovéa et objet - Disparité non-croisée - Indice de disparité créé par des objets derrière le plan de l'horoptère - Images derrière l'horoptère sont déplacées vers la droite dans l'œil droit et vers la gauche dans l'œil gauche - Stéréoscope - Dispositif permettant de présenter une image à un œil et une autre image à l'autre œil - Populaires dans les années 1900 - Casque Oculus fit (exemple + moderne) - Utilise disparité binoculaire pour impression de profondeur/3D dans le casque de réalité virtuelle - Stéréoscope de Wheatstone - « Sliding boards » permettent de moduler la disparité binoculaire - Stéréopsie peut être utilisée à la fois comme indice de profondeur métrique et non-métrique - Fusion libre - Technique consistant à faire converger ou diverger les yeux afin de visualiser un stéréogramme sans stéréoscope - Auto-stéréogrammes reposent sur la fusion-libre - Stéréocécité - Incapacité à utiliser la disparité binoculaire comme indice de profondeur - Trouble visuel de l'enfance comme strabisme - Yeux sont mal alignés - Plupart des stéréoaveugles ne s'en rendent pas compte - Certaines conditions plus grandes ne savent pas déterminer les distances - Danger : traverser une rue - Stéréogrammes à points aléatoires (RDS) - Grand nombre de points placés au hasard - Pas d'indice monoculaires de profondeur - Stimuli visibles stéréoscopiquement dans les RDS sont appelés cyclopéens - Référence aux stimuli définis par la seule disparité binoculaire - Films 3D - Pour que ça apparaisse, chaque œil doit recevoir une vue légèrement différente de la scène - Premières méthodes : lunettes anaglyphiques avec une lentille rouge sur un oeil et une lentille bleue sur l'autre - Méthodes actuelles : lumière polarisée et lunettes polarisantes - Problème de correspondance - En vision binoculaire - Consiste à déterminer quelle partie de l'image de l'œil gauche doit correspondre à quelle partie de l'œil droit - Plusieurs manières de résoudre - Brouiller l'image - Laisser que informations à basse fréquence spatiale - Aide pcq hautes fréquences sont enlevées : déplacement de positions fins sont filtrés - Fusion libre plus facile en basse fréquence - Contrainte d'unicité - Observation selon laquelle une caractéristique du monde est représentée exactement une fois dans chaque image rétinienne - Même si qqchose est à l'extérieur de l'horoptère, donc vu en double, on sait que chaque image est représentée juste une fois dans chaque image rétinienne - Contrainte de continuité - Observation selon laquelle, à l'exception des bords des objets, des points voisins dans le monde se trouvent à des distances similaires de l'observateur - Proche dans le monde = proche sur la rétine (rétinotopie jusque dans V1), mais aussi distance similaire par rapport à l'observateur - Comment la stéréopsie est implémentée dans le cerveau humain ? - Entrée des yeux converge vers la même cellule - Neurones binoculaires répondent mieux lorsque les images rétiniennes se trouvent sur des points correspondants dans les deux rétines (base neurale de l'horoptère) - Répondent mieux si images sont sur points correspondants dans 2 rétines - « Neurones de l'horoptère » - Nombreux autres neurones binoculaires répondent mieux lorsque des images similaires occupent des positions légèrement différentes sur les rétines des deux yeux - Préfèrent une disparité binoculaire particulière - Certaines cellules codent si une caractéristique se trouve devant ou derrière le plan de fixation (indice de profondeur non métrique) - D'autres codent distance précise d'un élément par rapport au plan de fixation (indice de profondeur métrique) - Vision stéréoscopique chez insecte chasseur - Expérience mante religieuse - Hypothèse : utilisent perception stéréoscopique de la profondeur pour attraper des insectes - Test : - Mantes religieuses avec lunettes anaglyphiques - Montré films 3D à différentes distances - Enregistré si les mantes frappaient lorsque les insectes se trouvaient à la distance critique de 2cm - Résultat  - Mantes religieuses pas réagies aux films 2D d'insectes simulés, mais ont réagi aux films 3D lorsque insectes se trouvaient à la distance de frappe apparemment correcte - Conclusion - Mante religieuse a une vision stéréoscopique et répond à la profondeur définie par la disparité **Combiner les indices de profondeur** - Approche bayésienne - Comme reconnaissance d'objet, perception de la profondeur résulte de la combinaison de nombreux indices différents - Perception = stimulus actuel + nos connaissances sur le monde - Connaissances antérieures peuvent influencer estimations de la probabilité d'un évènement - Exemple de 2 pièces de monnaies - Plus de chance d'être superposées et de créer une obstruction que d'être découpées - Illusions et construction de l'espace - Système visuel tiens compte des indices de profondeur lors de l'interprétation de la taille des objets - Illusion de Ponzo - Illusion de Zollner - L'illusion de Hering **Combiner les indices de profondeur** - Rivalité binoculaire - Compétition entre les deux yeux pour le contrôle de la perception visuelle. - Se manifeste lorsque des stimuli complètement différents sont présentés aux deux yeux - Pourrait nous aider à comprendre des phénomènes comme la conscience - Pourquoi ? - On change d'œil dominant chaque quelques secondes - Réverspective - Patrick Hughes (artiste) - Toiles qui changent selon l'endroit où on est placé dans la salle